铺装层对空心板受力性能的影响-技术创新

铺装层对空心板受力性能的影响

日期：2014-12-31 12:32:18　来源：互联网　浏览数：
　

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1 开裂荷载、极限承载能力和刚度
    预应力空心板的受力性能受桥面铺装层影响最直接的是开裂荷载以及极限承载力的提高。实验研究显示，采用10 cm 厚铺装层的应力混凝土空心板的开裂荷载与采用钢纤维混凝土铺装层的空心板的开裂荷载相同，采用这种铺装层的预应力空心板与无铺装层的预应力混凝土空心板相比，前者的开裂荷载将会提高25． 5%。在结构达到破坏状态时，有铺装层的预应力混凝土空心板与采用钢纤维混凝土铺装层的空心板相比，前者的极限承载能力会略高于后者的极限承载能力。研究分析表明，出现这种情况的主要原因是钢纤维混凝土铺装层的抗压强度比混凝土的抗压强度低，这也表明受压区混凝土的压碎破坏是空心板破坏的主要原因，混凝土的抗压强度是空心板抗弯承载能力的决定性因素。由于桥面铺装层与主梁共同受力，在另一方面来讲主梁面积增大，同时截面刚度获得明显提高。实验显示，预应力混凝土空心板采用铺装层时，与普通空心板相比，前者的抗弯刚度是后者的1.78 倍。
2 对主梁裂缝和破坏形态的影响
    一般而言，对于有铺装层空心板，破坏发生时很少会出现铺装层与空心板之间粘结失效的情况。这一现象表明，混凝土铺装层与钢纤维混凝土与空心板之间具有可靠的粘结作用，两者可以共同承受荷载作用。对于不设铺装层的空心板来说，在极限荷载作用下会出现比较细密的裂缝，挠度变形和裂缝宽度都很小，桥梁结构出现的破坏为突然破坏，与结构超筋破坏的特征相似。设置铺装层的空心板，与不设铺装层的空心板相比，在结构发生破坏时无论是裂缝的宽度还是结构的挠曲变形都是比较大的，由此可见前者的延性特征将会优于后者。采用不同铺装层材料的结构，在达到极限状态时，其破坏形态的本质并没有区别，不同之处主要体现在混凝土出现受压破坏时其破坏形态不同，采用钢纤维混凝土铺装层的结构受压破坏时不会出现大片混凝土的剥离现象，虽然会出现破碎现象但是不会散掉。主要是因为钢纤维的阻裂作用阻止了混凝土压隙裂缝的发展。   2 ·铺装层的参数对结构荷载横向分布的影响   在对有铺装层的空心板进行计算时考虑叠合效应，荷载横向分布计算的力法方程与铰接板法的力法方程相似，但是这样会引进过多的未知量，出现的直接后果就是计算量过大，同时，由于现在还没有编制好的表格供计算时查询，应用到实际工程中将会十分的不利。
    1) 实验结果表明，是否采用铺装层将会导致结构破坏的不同，不采用铺装层的空心板和采用铺装层的空心板在破坏时都表现出截面受压区混凝土被压碎的适筋破坏的特征，不同之处在于前者的破坏区为空心板的受压区，后者为铺装层混凝土。有铺装层预应力空心板的延性要优于无铺装层空心板。
    2) 考虑有铺装层空心板的叠合效应，截面高度增加，计算截面弯矩时力臂增大，抗弯承载能力得到提高，同时截面的抗弯惯性矩也会增大，提高开裂荷载。当采用10 cm 的混凝土铺装层的时候预应力混凝土空心板的极限荷载和开裂荷载将会同时得到提高，提高的幅度分别为21． 5%和43． 6%。
    3) 将铺装层与空心板看作一个整体共同承受荷载作用时，预应力混凝土空心板为二次受力组合结构，与同样截面的一次受力预应力混凝土空心板相比受力性能有差别，但是差别不是很明显。实验表明，考虑叠合效应按照现行规范中叠合梁的规定进行空心板正截面承载能力计算、截面抗裂以及变形验算，计算结果偏安全，而且与实验结果比较接近。
    4) 利用有限元软件对预应力混凝土空心板桥进行整桥分析时，计算结果显示考虑铺装层叠合效应的计算结果最接近静载实验的结果，这也说明整桥受力分析应该考虑铺装层的叠合效应。
    5) 理论计算时若忽略桥面铺装层叠合效应，校验系数将明显减小，评定承载能力时将会出现较大误差，所以静载试验时应该考虑铺装层的叠合效应。
    6) 铺装层的叠合效应受其参数的影响较大，这些参数有材料、铺装层厚度等。材料一定时，铺装层厚度对板底应力、板底挠度均有影响; 厚度一定时，铺装材料为钢筋混凝土或钢纤维混凝土时结构的受力性能更好。
    7) 在一定程度上铺装层能够承担部分横向分布的荷载，但是当其厚度以及弹性模量达到一定程度时，荷载横向分布系数受铺装层的影响将会减小。所以考虑叠合效应的空心板荷载横向分布系数的计算采用铰接板法进行是可行的，但是在计算刚度时应选用组合截面的抗弯惯性矩和抗扭惯性矩。计算表明，这种简化偏于安全，误差不是很大。